[发明专利]用于PIC管芯的探测器及相关测试组件和方法

说明书

本发明涉及用于PIC管芯的探测器及相关测试组件和方法。本公开的实施例提供了一种针对光子集成电路(PIC)管芯的电气和光子测试而构造的探测器，该探测器包括：具有第一表面和相反的第二表面并且包括导电迹线的膜，该膜被配置为电耦合到探测器接口板(PIB)；被定位在该膜上的一组探测器尖端，该组探测器尖端被配置为向PIC管芯发送电气测试信号或从PIC管芯接收电气测试信号；以及光子测试组件，其被设置在该膜上并且被电耦合到该膜的导电迹线，该光子测试组件被定位成与PIC管芯的光子I/O元件基本对准，其中光子测试组件被配置为向光子I/O元件发射光子输入信号或检测来自光子I/O元件的光子输出信号。

技术领域

本公开涉及用于光子集成电路(PIC)的测试设备。具体而言，本公开的实施例包括用于测试晶片级的PIC管芯(die)的探测器(probe)和测试组件以及用于测试PIC管芯的相关方法。

背景技术

在半导体集成电路(IC)芯片的倒装芯片或引线接合处理中，诸如焊料凸块(bump)或接合衬垫(bonding pad)的互连结构被用于将IC芯片连接到封装。为了确定IC芯片的现场可行性，包括各个探测器尖端的阵列的探测器可以接触各种焊料凸块或接合衬垫以形成电连接，从而在晶片被切割和封装之前测试晶片内的电路。与数据中心连接的网络设备(例如“物联网”(IoT))的兴起使得半导体晶片中伴有大量信号处理元件。一些晶片可以包括光子器件，例如光子波导、光子发射器和接收器等，这些光子器件被配置为通过光传输来中继信号。半导体芯片可以被修改、调整等，以容纳将光从一个部件传输到另一部件所需的各种部件。包括光子器件和微电路的半导体芯片被称为“光子集成电路”(PIC)。为确保制造质量和性能，必须对每个PIC进行光学和电气性能测试以及信号处理保真度测试，也被称为光电(OE)和电光(EO)测试。

与PIC技术相关的技术挑战是，需要在产品被切割、封装和部署之前进行对半导体晶片的光学和电气以及信号处理测试。传统上，除了电探测器和对准系统之外，测试室还必须具有光学对准系统(包括光纤探测器和定位器)，使得用于光线出入的光纤探测器与PIC管芯上的相应元件正确地对准。该过程可能消耗大量时间和资源。

发明内容

本公开的第一方面提供了一种针对光子集成电路(PIC)管芯的电气和光子测试而构造的探测器，所述探测器包括：具有第一表面和相反的第二表面并且包括导电迹线的膜，所述膜被配置为电耦合到探测器接口板(PIB)；一组探测器尖端，其被定位在所述膜上，所述一组探测器尖端被配置为向所述PIC管芯发送电气测试信号或从所述PIC管芯接收电气测试信号；以及光子测试组件，其被设置在所述膜上并且被电耦合到所述膜的导电迹线，所述光子测试组件被定位成与所述PIC管芯的光子I/O元件基本对准，其中所述光子测试组件被配置为向所述光子I/O元件发射光子输入信号或检测来自所述光子I/O元件的光子输出信号。

本公开的第二方面提供了一种用于光子集成电路(PIC)管芯的测试组件，所述探测器组件包括：探测器，其包括：具有第一表面和相反的第二表面的膜，所述膜包括导电迹线；一组探测器尖端，其被定位在所述膜的所述第一表面上并且通过所述膜的所述导电迹线而被电耦合到所述电接触衬垫，所述一组探测器尖端被配置为通过所述PIC管芯上的一组电接触发送和接收电气测试信号；光子发射器，其被设置在所述膜的所述第二表面上并且通过所述膜的所述导电迹线而被电耦合到所述电接触衬垫，所述光子发射器被定位成与所述PIC管芯的光子I/O元件基本对准，其中所述光子发射器被配置为将光子输入信号发射到所述PIC管芯的所述光子I/O元件内；以及光子接收器，其被设置在所述膜的所述第二表面上并且通过所述膜的所述导电迹线而被电耦合到所述电接触衬垫，所述光子接收器被定位成与所述PIC管芯的所述光子I/O元件基本对准，其中所述光子接收器被配置为检测来自所述PIC管芯的所述光子I/O元件的光子输出信号；以及探测器接口板(PIB)，其通过一组电接触衬垫而被电耦合到所述膜，其中所述PIB选择性地向所述探测器施加测试信号以将电力输送到所述一组探测器尖端、所述光子发射器和所述光子接收器中的每一者。